2.2.Подбор сечения балки.

Требуемый момент сопротивления:

, (2.13)

где _c=1 - коэффициент условий работы [1; табл.6];

R_y - расчётное сопротивление стали по пределу текучести [1; табл.5, табл.51б ].

Оптимальная высота балки:

(2.14)

где =1,1…1,15 - конструктивный коэффициент сечения

Толщина стенки предварительная, мм:

, (2.15)

где h - высота балки, принимаемая равной 1/8 … 1/12 пролета балки, м.

Минимальная высота, обеспечивающая необходимую жёсткость:

, (2.16)

где l - пролет балки;

Е=2,06*10⁵Мпа - модуль упругости стали;

f/l — относительный прогиб балки [3; табл.3, пр.4].

Высота балки назначается близкой к h_опт, но не менее h_min, принимается по сортаменту минус 10мм на острожку кромок.

Принятая толщина стенки проверяется на срез:

, (2.17)

где h_w - высота стенки балки,

R_s=0,58R_y - расчётное сопротивление материала стенки срезу.

Требуемая площадь пояса:

, (2.18)

где h=h_w+2t_f - предварительная высота балки.

Сечение поясов назначается с учетом требований общей и местной устойчивости. Ширина листа принимается b_f /h=1/3…1/5, но не менее 180мм, а соотношения между шириной и толщиной пояса не должно превышать:

(2.19)

Рис.2.2.Поперечное сечение подкрановой балки

Момент инерции сечения балки:

(2.20)

Момент инерции сечения, ослабленного двумя отверстиями диаметром d для крепления рельса:

(2.21)

Момент сопротивления для поясов:

(2.22)

Напряжения в поясах от вертикальных нагрузок:

(2.23)

Проверяем прочность стенки балки от местного давления колеса крана:

, (2.24)

Где _f =1,3 - коэффициент надежности по нагрузке [2;п.4.8]; F₁=F_n — расчётная сосредоточенная нагрузка без коэффициентов сочетаний  и динамичности k_d;

— условная длина распределения местного давления,

где С=3,25 - для прокатных и сварных балок:

,

где I_p — момент инерции рельса [3; табл.14,прил. 6].

Наибольшие касательные напряжения на нейтральной оси стенки у опоры:

, (2.25)

где:

(2.26)

Проверяем жёсткость балки:

, (2.27)

где — нормативный изгибающий момент;

f/l - допустимый относительный прогиб (3. Табл.3,прил. 4).

Для восприятия усилий от поперечного торможения устраиваются тормозные балки (рис.2.3).Тормозная балка компонуется из листа толщиной t_f^л=8…12мм, шириной b_f^л швеллера N18…22. К листу тормозной балки привариваем снизу ребра с шагом 800…1200 мм.

Геометрические характеристики сечения тормозной балки с учётом её работы совместно с верхним поясом.

Положение центра тяжести /относительно грани швеллера/:

(2.28)

Момент инерции относительно оси 1-1:

(2.29)

Момент инерции с учетом ослабления отверстиями /диаметром d/

(2.30)

Рис. 2.3. Сечение тормозной балки.

Момент сопротивления крайних волокон сечения тормозной балки:

(2.31)

(2.32)

Нормальные напряжения в верхнем поясе от совместного действия наибольшего изгибающего вертикального и горизонтального моментов:

(2.33)

Проверяем прочность стенки в сжатой зоне при расчётной нагрузке от двух сближенных кранов:

(2.34)

(2.35)

(2.36)

(2.37)

где:

(2.38)

Местный крутящий момент:

, (2.39)

где е=15мм — условный эксцентриситет;

Q_t - поперечная расчетная горизонтальная сила;

h_р - высота кранового рельса;

 - коэффициент равный 1,15 для расчёта разрезных балок.

Общую устойчивость подкрановой балки не проверяют, так как её верхний пояс закреплён тормозной балкой по всей длине.